Структура СЧМ и ее компоненты. В начале параграфа, а затем и в определениях показаны основные структурные элементы СЧМ - человек (биологический или эргатический компонент СЧМ) и машина (технический компонент СЧМ). Машина при этом выступает в роли технологического объекта управления (ТОУ), предназначенного для производства некоторого конечного продукта. Субъектом управления является человек, выполняющий функции принятия решений и выработки управляющих воздействий. В определении СЧМ также отмечается, что человек удален от машины и взаимодействует с ней через некоторого посредника, олицетворяющего информационную модель ТОУ. Этим посредником является третий компонент СЧМ — человеко-машинный интерфейс (ЧМИ), воплощающий в себе интеллектуальную составляющую системы.
ЧМИ реализует двухстороннее общение человека с машиной, описываемое следующей схемой (см. рис. 1.1). Характеристики и параметры функционирования ТОУ регистрируются с помощью датчиков, преобразующих информацию в электрические сигналы. Часть полученных сигналов после некоторой формальной обработки («Описание для автоматики») направляется на входы систем автоматического управления (САУ) и регулирования (САР). Последние реагируют на поступившие сигналы немедленным жестко заданным откликом в виде управляющих воздействий на ТОУ. Вторая часть сигналов, также пройдя некоторую обработку, образует информацию («Описание для человека»), которая затем поступает к средствам отображения информации (СОИ), преобразующим ее в пригодную для человеческого восприятия визуальную, акустическую или тактильную форму. Оператор анализирует поступившую информацию, принимает решение, сообразное текущему состоянию ТОУ и поставленной задаче, и воздействует на ОУ, преобразующие механические действия человека в управляющие сигналы. Эти сигналы передаются автоматическим системам или непосредственно к ТОУ, изменяя его состояние. Информация об изменившемся состоянии вновь поступает к человеку и автоматике, и цикл управления повторяется.
Рис. 1.1. Структура системы «человек-машина»:
1 - контур автоматического управления; 2 - контур ручного управления
Подобная схема функционирования характерна для систем с замкнутым контуром управления с обратной связью. В СЧМ выделяются два таких контура управления:
контур автоматического управления (ТОУ → автоматика → ЧМИ → ТОУ), реализующий формализуемую часть функций управления;
контур ручного управления (ТОУ → СОИ ЧМИ → оператор → ОУ ЧМИ → ТОУ), действующий в трудноформализуемых ситуациях.
Обсудим более подробно роль ЧМИ в СЧМ. Очевидно, что ЧМИ нельзя рассматривать лишь как формально организованную совокупность СОИ (индикаторов и дисплеев) и ОУ (кнопок и рукояток). По сути ЧМИ распределяет функции управления между человеком и автоматикой, а его основная задача - взаимная адаптация требований к управлению СЧМ и реальных возможностей и способностей человека.
Поясним последнее утверждение на примере СЧМ «Атомная станция». АЭС - чрезвычайно сложный, специфический, потенциально опасный, дорогостоящий и социально значимый объект. Требования к управлению такой системой очень высоки, цена принимаемых решений огромна. В то же время, эффективному управлению препятствуют такие обстоятельства, как быстротекущие процессы, скорость которых превышает быстроту человеческой реакции, наличие загрязненных и непригодных для жизнедеятельности рабочих зон, удаленность оборудования, огромное количество разобщенной неструктурированной информации, необходимость гарантированной защиты от ошибочных управляющих действий. Человек, даже самый подготовленный, не способен вынести такую нагрузку без соответствующей поддержки. На АЭС эта поддержка выражается в наличии САР, работающих с быстротекущими процессами, организации дистанционного управления оборудованием, введении защит и блокировок, автоматически срабатывающих в аварийных ситуациях, концентрации информации и ОУ на БЩУ, структурированном и эргономически удобном представлении информации с помощью индикаторов, мнемосхем и дисплеев АСУ ТП. Все перечисленные средства поддержки вместе образуют ЧМИ, посредством которого операторы управляют атомной станцией. ЧМИ, по существу, является буфером между человеком и машиной, организующим процесс управления таким образом, чтобы его сложность (т.е. требования, предъявляемые к оператору) соответствовала возможностям человека.
